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  • 多路温度采集及监控系统的设计与实现.pdf
    2021-06-23 01:24:54

    多路温度采集及监控系统的设计与实现.pdf

    多路温度采集及监控系统的设计与实现 一2l一

    ●应用与设计

    多路温度采集及监控系统的设计与实现

    郝迎吉,张明,王洪波

    (西安科技大学机械工程学院,陕西西安7100541

    摘要:介绍一种基于单片机的多路温度采集及监控系统,能够测量6路温度信号,具有计算机联网

    功能,各测量点可以单独监控和设置,可根据用户的需求自动控制。测量温度范围为一10℃~200

    ℃,控制方式采用模拟量调压模式。该系统具有控制精度高、冲击小等特点。

    关键词:温度采集:8051F350;CAN总线;A/D转换

    中图分类号:TP273 文献标识码:A

    andrealizationof

    Design InultiplextemperaturecoUecting

    and

    controUin2system

    HAO WANG

    Ying_ji,ZHANGMing, Hong—bo

    陬^oDz矿^如c^帆记以En∥聊e而,嗨施’鲫‰西e您缈o,Sc如wen蒯死c危n弛弘施’∞刀D嘣傩i叫

    Abstract:A and basedon microcom—

    temperaturecollectingsunreillanee—controllingsystem sing—chip

    is can 6channel the ithasafunctionofnetwork

    introduced.hmeasure sigll以oftemperature,and

    puter

    connection.Themeasurecanbemonitoredand canbecontrolledautomat—

    temperaturepoints located,it

    ic touser’sdemand.The is一10℃to200℃.TheInodelofcontmlisad—

    aceording temperaturerange

    withsimulation.Itfbatures andlittle

    justablevoltage highprecision iInpact.

    805 CAN A/Deonvertion

    1F350; bus;

    Keywords:temperaturecollecting;

    得物体当前温度,经过低功耗、低输入失调电压、线

    1 引言

    温度是生产过程和科学试验中普遍且重要的 高速率24位A/D转换器.根据系统设定的目标温

    物理参数。在工业生产中,为了高效生产,必须对生

    产过程中的主要参数。如温度、压力、流量、速度等 制加热器的工作状况,使物体达到目标温度并且保

    进行有效控制。其中温度控制在生产过程中占有相 持恒温状态。同时可以利用单片机内部的nash存

    当大的比例。准确地测量和有效地控制温度是优

    质、高产、低耗和安全生产的主要条件。

    2 系统概述 。膘集H放赡

    整个温度控制系统主要由计算机控制系统(上

    !!!二!!引

    位机)、单片机测控

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    嵌入式项目实践–多路温度采集控制系统(1)项目介绍

    项目实践说明:
    本实践项目是嵌入式开发培训(阶段1)基础应用开发视频课程的综合实践项目。
    项目开发使用的技术知识点包括:C语言编程,文件编程,串口编程,网络编程,多线程编程,进程间通信,嵌入式交叉开发,嵌入式Web服务器开发,HTML编程。

    嵌入式开发培训(阶段1)基础应用开发视频地址
    多路温度采集系统视频地址

    系统硬件

    主控模块:NanoPI开发板(arm9 s3c2451)
    功能:
    1.运行后台采集控制程序,实时动态采集多路串口与网络的温度数据。
    2.运行嵌入式web服务器,通过web页面显示多路数据。
    3.运行字符设置程序,对系统进行设置。

    串口温度采集模块:51单片机+DHT11(温湿度模块)+1820显示屏
    功能:
    1.通过DHT11模块采集环境湿温度。
    2.通过液晶屏实时显示温度与温度。
    2.通过串口把温度数据上传给主控模块。

    网络温度采集模块:通过电脑的网络程序模拟。
    1.通过随机数产生温度数据。
    2.通过网络程序上传给主控模块。

    注:因为单片机开发不是本课程关注知识点,如果没有相关硬件与开发技能,可以编写串口程序模拟采集设备。硬件驱动相关知识会在嵌入式开发培训(阶段2)底层系统开发介绍。

    这里写图片描述

    系统软件

    WEB监控软件界面

    • 通过区域图,实时动态显示多路温度监控区域状态。(绿色:正常,红色:异常,灰色:断开)
    • 显示四路监控数据:区域名称、连接状态、实时温度、报警上限。(2路串口采集,2路网络采集)
    • 页面定时刷新与手动刷新功能。
    • 通过共享内存读取系统数据。

    这里写图片描述

    字符界面设置软件

    • 设置web页面刷新时间
    • 设置多路数据的温度报警上限
    • 通过消息队列传送数据。

    这里写图片描述

    主控后台控制程序

    • 采用多线程架构。
    • 串口通信线程,接收温度数据。
    • 网络通信线程,接收多路温度数据。
    • 通过消息队列接收字符界面的设置数据。
    • 通过共享内存更新网页要显示的数据。
    • 通过配置文件保存系统设置数据。
    展开全文
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    嵌入式项目实践–多路温度采集控制系统(2)需求分析

    嵌入式开发培训(阶段1)基础应用开发视频地址

    本文档视频教程多路温度采集系统–需求分析

    项目实践流程:

    1.设计项目需求文档
    说明项目设计目的,项目功能,项目模块,实现技术。
    2.项目编码设计
    程序要求模块结构化(函数),编码风格良好,多文件结构实现。
    3.项目测试
    设计测试用例,说明测试步骤,测试结果。
    4.项目总结与演示
    编写项目总结文档,PPT演示文档,进行项目演示说明。

    项目提交内容:

    1.项目需求规格说明书。
    2.项目源代码,makefile文件,可执行文件,项目实施说明书。
    3.项目测试说明书,项目总结书。

    项目需求分析(参考)

    项目功能说明:

    实现温度监控管理系统的主控程序,主控程序能读取下位机采集到的温度数据,并对数据进行分析处理,基本功能有:定时采集,定时记录,分类查询,参数设置,异常处理。

    系统主控软件总体架构图:

    这里写图片描述

    字符界面菜单设计:

    1.报警设置

            检测间隔时间设置:5-300s(默认值:5s)
            湿度上限报警值:50-70RH% 
            湿度下限报警值:20-40RH% 
            温度上限报警值:40-60℃
            温度下限报警值:-20-5℃
            湿度报警回差设置:1-10RH%
            温度报警回差设置:1-10

    2.输出控制设置

            输出控制方式:程序/人工
            输出控制状态:常开/常闭

    3.湿度/温度查询

            显示实时湿度/温度数据
            显示报警数据
            按时间区域查询湿度/温度数据

    4.记录日志管理

            记录容量:1000组
            记录间隔:1分钟-24小时
            记录内容:日期 时间 状态 温度 湿度
            例如:2012-7-12 15:21:30  正常  40.2 89.0

    5.退出系统

    软件功能模块设计:

    • 配置文件
      模块功能: 配置报警温度,采集器开关以及采集方式,记录日志的内容,以及查询4路采集器的温度采集的日志文件。
      具体实现: 通过2个结构体记录所有的配置并且分别写入2个文件里面。查询4路采集器的温度采集的日志文件则是通过读写文件完成。

    • 菜单界面
      模块功能: 通过字符菜单界面设置系统报警温度,采集器开关以及采集方式,采集间隔时间。
      具体实现: 通过配置文件读取当前设置,接受用户新设置,通过消息队列上传给主控后台程序。

    • 网络数据采集
      模块功能: 通过网口定时采集多路温度数据。
      具体实现: 通过主控程序TCP服务端可响应多路客户端连接请求,定时接收温度数据,比较数据更新状态。PC客户端模拟产生随机温度数据,定时向服务端发送。服务端采用多线程响应。

    • 串口数据采集
      模块功能: 通过串口读取采集温度数据。
      具体实现:独立线程,打开指定串口设备文件,定时读取下位机(51单片机)温度数据,比较数据更新状态。

    • 网页监控界面
      模块功能: 通过区域图,实时动态显示多路温度监控区域状态。
      具体实现: 定时刷新网页,读取共享内存里面的后台数据,网页上更新显示读取的数据。采用CGI编程实现。

    展开全文
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    嵌入式项目实践–多路温度采集控制系统(6)串口采集

    串口采集温度数据

    整个系统一共要采集4路温度数据,其中1、2路为串口采集。
    因为只使用一个51单片机温湿度采集模块,程序中就实现一个串口采集线程。
    注:如果没有真实的串口采集模块,可以在PC机编写串口程序产生随机数据模拟,但要使用USB串口线连接开发板的 ttySAC1、ttySAC2、 ttySAC3其中一个串口。

       while(1){
               if(read(fd_com1,data,1)>0){
                    g_dev->temp_data[0]= data[0];
                    //printf("#temp=%d\n",data[0]);
                }           
               sleep(2);
       }

    串口采集程序代码

    头文件

    #ifndef __TC9000_COM_H_
    #define __TC9000_COM_H_
    
    #define UART "/dev/ttySAC3" //同单片机通信B4800 8 n 1 
    
    int init_com(int fd);//初始化串口
    void* com1_pro(void* arg);//串口处理线程
    
    #endif

    串口线程

    #include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <pthread.h>    
    #include <termios.h> 
    
    #include "config.h"
    #include "com_pro.h"
    
    extern struct st_sys g_dev[1]; //系统配置结构体全局变量
    
    int init_com(int fd)
    {
        struct termios   options;
        //设置串口通信速率B4800
    
        if( tcgetattr( fd,&options)  !=  0){
            return(-1);
        }   
    
        cfsetispeed(&options, B4800);
        cfsetospeed(&options, B4800);
    
        //设置数据位8位   
        options.c_cflag &= ~CSIZE;
        options.c_cflag |= CS8; 
    
        //设置无校验
        options.c_cflag &= ~PARENB;   
        options.c_iflag &= ~INPCK; 
    
        //设置停止位1位
        options.c_cflag &= ~CSTOPB;    
    
        //raw mode
        options.c_lflag &= ~(ICANON|ECHO|ECHOE|ISIG);
        options.c_oflag &= ~OPOST;
        options.c_cc[VTIME] = 0; 
        options.c_cc[VMIN] = 0; 
    
        tcflush(fd,TCIFLUSH); 
        //向系统提交新的串口设置参数 
        if (tcsetattr(fd,TCSANOW,&options) != 0){
            return (-1);
        }   
        return 0;
    }
    
    
    void* com1_pro(void* arg)
    {
            int fd_com1=-1;
            unsigned char data[2];
    
            printf("com3 recv pthread start...\n");
            fd_com1 = open(UART,O_RDWR|O_NONBLOCK|O_NOCTTY|O_NDELAY);   
            if(fd_com1 < 0){
                printf("Can't Open Serial Port1!\n");
                pthread_exit("0");              
            }   
            if(init_com(fd_com1) < 0){
                printf("Serial1 Init error!\n");
                pthread_exit("0");                  
            }   
            g_dev->status[0] = 1;
            printf("com3\n");
            while(1){
                    if(read(fd_com1,data,1)>0){
                        g_dev->temp_data[0]= data[0];
                        //printf("#temp=%d\n",data[0]);
                        }           
                    sleep(2);
            }
    }
    
    展开全文
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多路温度采集控制系统